非棱柱体渠道水面线“分段求和法”的excel求解
“分段求和法”指的是将非棱柱体渠道水面线分割成几段，每段水面线的垂直
横断面逐个用标准梯形进行逼近，然后将每段水面线的流量、水位、洞底板高程等属性独立的求解进行求和计算，简化分段求和的过程，提高部分水工设计中的运算效率。
其首要应用于非棱柱体渠道水面线，非棱柱体渠道水面线是指河流或渠道底部
设施或限制物如浇灌桩、调节闸、定位桩等点位形态不属于棱柱形的水面线，具备较大的曲度变化和高度变化，在水工设计中运用类似的对应模型计算量巨大、结果不精确，不能满足计算准确性和结果可靠性的要求，用“分段求和法”代替以提高计算准确性和结果可靠性。
“分段求和法”的excel求解广泛用于水利水电行业，水利水电行业非棱柱体
渠道水面线计算中应用“分段求和法”少，能快速准确得解出各分段水面线的流量、水位、洞底板高程等属性，是一种比较合理的求解方法。
通过excel计算机软件，在录入非棱柱体渠道水面线数据和参数后直接计算得出各环节流量、水位等属性，快速准确的解出水工设施的水面线。
水面线计算
1、XX河水面线计算河段长4.26km（XX路~XX河），计算末端采用跌水顺接XX河河底，设计河底高程493.38m，跌差1.925m ，末端水深取出口XX河断面对应的同频率洪水位498.20m，设计河底纵坡为i=0.004~0.002，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河水面线计算成果表（P=2%）
河底，设计河底高程500.128m，末端水深取出口XX河断面对应的同频率洪水位502.128m，设计河底纵坡为i=0.003，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河支沟纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河支沟水面线计算成果表（P=2%）
河底高程，设计河底高程491.000m，保证下游顺利接入XX河，设计河底纵坡为i=0.003，并设多处跌水消除河道落差。
水面线计算结果如XX河纵断面图所示，主要计算断面结果如下表所示。
XX河水面线计算成果表（P=2%）
路纵坡分为5段分别排入XX河、XX河支沟、XX河等3条主要河道。
各分段计算末端设计沟底高程应分别按3条主要河道起点位置河底高程确定，各分段末端水深应取3条主要河道起点位置对应的同频率洪水位及相应水深，设计沟底纵坡随道路或地形坡度控制。
但是，受截洪沟位置及高程关系影响，在各段截洪沟末端位置均以跌水方式分别排入三条主要河道，故出口端为自由出流，截洪沟水位不受三条主要河道洄水影响，末端水深可按明渠恒定均匀流考虑，以此推求截洪沟设计洪水线，水面线计算结果如XX路截洪沟纵断面图所示。
XX路截洪沟水位计算参数表。
沙河水面线推求过程1.1 水面线计算理论基础根据沿程比降、流量、建筑物及支流汇入情况，水面线分段进行推算。
（1）水面线推算的基本公式水面线计算按明渠恒定非均匀渐变流能量方程，在相邻断面之间建立方程，采用逐段试算法从下游往上游进行推算。
具体如下：2g2g 21w 2221V h V Z Z αα-++= （1-1）式中： 1Z 、1V ——上游断面的水位和平均流速； 2Z 、2V ——下游断面的水位和平均流速；j f w h h h +=——上、下游断面之间的能量损失； l RC Vh f 22=——上、下游断面之间的沿程水头损失；)22(2122gVg V h j -=ζ——上、下游断面之间的局部水头损失；ζ——局部水头损失系数，根据《水力计算手册》，在收缩河段，一般局部水头损失系数ζ=0；在扩散<段，由于2V <1V ，所以ζ<0，其中在渐扩段，ζ取值-0.333，急扩段、桥渡处ζ取值-0.05~-0. 1。
C ——谢才系数； R ——水力半径；α——动能修正系数。
分段求和法计算时，应注意以下及点：第一，把已知水深的断面作为起始断面。
第二，明渠中水流必须是恒定流，并且流量沿程不变。
第三，渠道糙率系数n 沿程不变。
（2）河道糙率沙河河道与滩地糙率虽然有所不同，但相差较小，沙河主槽0.027，滩地0.03对水位影响较小，这里统一按0.027取值计算。
推求中一律按河道糙率计算。
1.2 计算过程本次计算从K0+000断面到K14+400断面，河道纵断面变化如图1-1，图1-2。
图1-1 河道纵断面图图1-2 沙河河道图图1-3 河道局部横断面图、地形图K1+600断面到K0+000断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。
K3+200断面到K1+600断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。
K4+800断面到K3+200断面为收缩段，局部水头损失系数ζ=0。
K4+800断面到K5+600断面为渐扩段，局部水头损失系数ζ=-0.333。
